Транзисторный ключ

 

Использование: изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в ключевых усилителях мощности, силовых , инверторах, преобразователях напряжения, работающих в условиях повышенного уровня электромагнитных и электростатических помех. Сущность изобретения: устройство содержит.силовой транзистор, узел управления силовым транзистором, компаратор с резистором обратной связи, два резистора, две оптопары, источник опорного .напряжения, 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s Н 03 К 17/60

К ПАТЕНТУ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) (21) 4884048/21 (22) 20.11.90 (46) 28;02.93. Бюл. 3Ф 8 (71) Агрегатное конструкторское бюро

"Якорь" . (72) С.Ф.Коняхин и П.А.Свиридов .. (73) Агрегатное конструкторское бюро

"Якорь" (56).1. Вайо Jerusegen е!еИгопй, Berlin 35 (1986) 10, с. 654, рис. 13.

2, IEEE Transactions on industrial

Electronics, Vol.. lE-33, и 2, Мау, 1986. рр .

185-192, sig 11, Изобретение относится к импульсной технике и может использоваться в ключевых усилителях мощности, силовых инверторах, преобразователях напряжения, работающих в условиях повышенного уровня электромагнитных и электростатических помех.

Целью изобретение является повышение быстродействия ключа при сохранении

его помехоустойчивости.

На фиг.1 изображена схема транзисторного ключа; на фиг.2 — пример одной из его возможных схемотехнических реализаций.

Транзисторный ключ содержит (фиг.1) силовой транзистор 1, подключенный к выходным выводам 2 и 3 и выходу узла управления 4, содержащего цепи отпирания 5 и запирания 6 силового транзистора, Вход узла управления 4 связан с выходом компэратора 7, охваченного резистором 8 положительной .обратной связи, ко входам компэратора подключены резисторы 9 и 10, точка соединения которых подключена к выходу источника опорного напряжения 11, между входами компаратора 7 встречно по отношению друг другу включены фотодиоды,, БЦ„„1798912 АЗ (54) ТРАНЗИСТОРНЫЙ КЛКЗЧ (57) Использование: изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в ключевых усилителях мощности, силовых инверторах, преобразователях напряжения, работающих в условиях повышенного уровня электромагнитных и злектростатических помех. Сущность изобретения: устройство содержит силовой транзистор, узел управления силовым транзистором, компаратор с резистором обратной связй, два резистора, две оптопары, источник опорного напряжения, 1 з. и. ф-лы, 2 ил. оптопар 12 и 13, светодиоды которых подключены к управляющим входам 14 и 15.

Устройство работает следующим образом, На управляющие входы 14 и 15 в противофазе относительно друг друга подаются управляющие сигналы, соответственно в: противофазе работают и фотодиоды оптопар 12 и 13. Пусть активизирована оптопарэ

12; Фототок ее освещенного фотодиода и ротекает по цепи резисторов 9 и 10 и создает на них падение напряжения, прикладывэющееся к входам компаратора 7 и имеющее полярность, обуславливающую, например, неактивное состояние его выхода, При этом цепь отпирания 5 узла управления 4 не подает отпирающий ток в базу транзистора 1, а цепь зэпирания 6 обеспечивает нулевое или отрицательное (B зависимости от Bblбранной стратегии управления) смещение его базы. Таким образом, транзистор 1 за перт.

При смене комбинации управляющих сигналов на входах 14 и 15 на противоположну активизируется оптопара 13. Фото1798912 ток ее освещенного фотодиода создает теперь между входами компаратора 7 напряжение, имеющее полярность, обратную предыдущей, что вызывает переключение компаратора в активное состояние его выхода. При этом цепь запирания б узла управления 4 снимает запирающее смещение с базы транзистора 1, а цепь отпирания 5 обеспечивает протекание его прямого базового тока, Транзистор 1, таким образом, отпирается и удерживается в этом состоянии до смены комбинации уйравляющих сигналов на входах 14 и 15. Далее процессы в схеме повторяются.

Положительная обратная связь, создаваемая резистором 8, обеспечивает четкое переключение компаратора, Источник опорного напря>кения 11 совместно с резисторами 9 и 10, подавая на входы компаратора 7 синфазные напряжения, обеспечивает дифференциальный режим его работы, повышая тем самым помехоустойчивость устройства, Действительно, любая электромагнитная или электростатическая (емкостная) помеха, благодаря подобному включению резисторов и источника будет присутствовать одновременно на обоих входах компаратора, имея одинаковые амплитуду и фазу. Таким образом, ложное несанкционированное переключение компаратора предотвращается. Повышению помехоустойчивости транзисторного ключа способствует также и практически двойной размах напряжения между входами компаратора, обусловленный встречным включением фотодиодов оптопар 12 и 13.

Использование оптопар 12 и 13 в режиме генераторов фотоЭДС повзоляет достичь практически предельного быстродействия устройства.

В качестве силового транзистора 1 могут использоваться транзисторы практически любых типов — биполярные обоих типов проводимости, МОП- и СИТ-транзисторы, на комбинации, параллельное соединение приборов, составные транзисторы, В случае применения транзисторного ключа в маломощных устройствах при обеспечении необходимой мощности управления возможно подключение управляющего вывода транзистора 1 непосредственно к выходу компаратора 7, В этом случае роль .цепей отпирания 5 и запирания б будут играть выходные каскады компаратора.

В ряде случаев входное сопротивление узла управления 4 бывает настолько низко, что становится практически невозможным организовать положительную обратную связь между входом и выходом компаратоЗО использованы, например, диодные оптопары типа 3 ОД 129, а в качестве компаратора

7 — микросхема 521САЗ, имеющая выход типа "открытый коллектор".

35 При двуполярном вспомогательном источнике питания, наличие которого в общем случае необязательно, в качестве источника опорного напряжения может быть использована общая шина схемы, к которой через

40 резисторы 9 и 10 подключаются входы компаратора 7, выводы питания которого при этом подключены к шинам указанного вспомогательного источника.

Таки образом, благодаря введению па45 рафазного управлейия ключом, использованию оптопар в режиме генераторов фотоЭДС, а также обеспечению дифференциального режима работы компаратора 1 транзисторный ключ приобретает повышен50 ную помехоустойчивость, особенно к емкостнь1м помехам, характерным для высоковольтных быстродействующих преобразователей, имея при этом практически максимальное быстродействие канала уп55 равления.

Формула изобретения

1. Транзисторный ключ, содержащий силовой транзистор, силовые выводы которого подключены соответственно к первому и второму выходным выводам, а управляю5

25 ра. В этом случае целесообразна организация более глубокой положительной обратной связи — включение резистора 8 между входом компаратора 7 и одной из внутренних точек цепи запирания 6 через дополнительный вывод.

На фиг.2 в качестве примера практической реализации транзисторного ключа представлен именно этот случай. С точки зрения помехоустойчивости, благодаря более глубокой положительной обратной связи, данная схема более предпочтительна, чем схема на фиг.1, В качестве источника опорного напряжения здесь использован резистивный делитель напря>кения, включенный между шинами вспомогательного источника питания, наличие которого в схеме в общем случае не обязательно, Узел управления может быть выполнен по различным схемам, в том числе, например, аналогично схемам, приведенным в 1 и 2 и на фиг.2, Могут быть и другие решения, Например, в качестве цепи запирания в ряде случаев может использоваться просто резистор, включенный между базой и эмиттером силового транзистора. В этой связи авторы умышленно не "привязали" выводы питания узла управления к конкретному источнику питания.

В качестве оптопар 12 и 13 могут быть

1798912

Жир, /г ) Составитель С.Коняхин

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Л,Козориз

Редактор

Заказ 779 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина., 101 щий вывод соединен с выходом узла управления, который содержит цепь отпирания и цепь запирания силового транзистора, компаратор с резистором положительной обратной связи, который включен между его входом и выходом, который соединен с входом узла управления, две оптопары, светодиод первой из которых подключен к первому управляющему входу, и источник опорного напряжения, один из силовых выводов силового транзистора подключен так- жекобщейшине,отличающийсятем, что, с целью повышения быстродействия при сохранении помехоустойчивости, в него введены два резистора, а в качестве фотоприемника оптопар используются фотодиоды, причем источник опорного напряжения через введенные резисторы подключены к

5 входам компаратора, к которым встречно по отношению друг к другу подключены также фотодиоды оптопар, светодиод второй оптопары подключен к второму управляющему входу.

1,0 2.,Ключ по п.1, отличающийся тем, что общая точка введенных резисторов подключена к общей шине, использующейся в качестве источника опорного напряжения.